Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Moallem,Ahmadreza Tabesh
مهدی معلم (استاد راهنما) احمدرضا تابش (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hooshang Mirahky
هوشنگ میره کی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Design of Interior Permanent Magnet Synchronous Machine for Integrated Starter-Alternator Application
Some of the major goals in car industry are to reduce the weight and size of the cars by reducing the mechanical parts and combining them into smaller electrical system to increase the fuel economy. One way to achieve part of this goal is to use an Interior Permanent Magnet (IPM) machine as an Integrated Starter Alternator (ISA) system. In this thesis, we have accomplished two considerable improvements in IPM machine design for starter-alternator applications: ?rst, a reduction in the amount of the magnet used in machine and as a result a reduction in the total cost and secondly, an increase in the amount of the produced power in generation mode by improved design of three-layer permanent magnet on the rotor. And also, in this thesis, the Lumped-Parameters Model (LPM) is used for calculation of Q and D-axis inductances of three-layer Interior Permanent Magnet (IPM) machine, considering all details of flux barrier and air bridges of rotor and also the effect of saturation in central posts and stator core. Q and D-axis inductances are used for calculation of the average torque. To validate the model, results are compared with the Finite Element Analysis (FEA) results for a candidate IPMS machine. At last, a novel objective function is proposed for optimization of a three-layer IPM machine’s main parameters for use in 42 V ISA applications. The Optimization problem is then solved by the help of the Genetic Algorithms. Besides fulfilling the standards proposed by the Consortium, we have succeeded in increasing the starting torque and the power at high speed (6000rpm) beyond the measures proposed by the Consortium. In this thesis, a combination of Lumped-Parameters Model (LPM), quasi-Poissonian's equations and Conformal Mapping (CM) methods for predicting radial and tangential air gap flux density of Interior Permanent Magnet Synchronous Machine (IPMSM) is presented. In the proposed method, LPM is used for calculation of saturation and flux leakage. Quasi-Poisson's equation is used for forming radial and tangential flux density in slotless stator and finally CM is used to account for slot effect. To validate the method, results are compared with Finite Element Method (FEM) results for a candidate IPMSM. Keywords: Integrated Starter-Alternator (ISA), Interior Permanent Magnet Machine, Sensitivity Analysis, Genetic Algorithms
با توجه به افزایش روز افزون آلودگی هوای ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، بشر همواره به دنبال کاهش مصرف این نوع سوخت‌ها بوده است. خودروها یکی از منابع اصلی مصرف سوخت های فسیلی و تولید آلودگی در شهر های بزرگ به شمار می آیند. بنابراین محققان همواره به دنبال افزایش بازده خودروها بوده اند تا بتوانند علاوه بر کاهش میزان سوخت مصرفی، آلودگی ناشی از این سوخت ها را نیز کاهش دهند. یکی از راه‌های افزایش بازده خودروها، حذف بعضی از قسمت‌های مکانیکی و همچنین ترکیب بعضی از قسمت های الکتریکی می باشد. به عنوان مثال با حذف چرخ طیار و ترکیب استارتر و دینام و قرار دادن یک ماشین الکتریکی به جای این دو بخش، علاوه بر کاهش پیچیدگی ساختار و کاهش وزن خودرو می توان بازده را تا میزان قابل توجهی افزایش داد. ماشین الکتریکی که به جای این دو بخش قرار می گیرد را استارتر- آلترناتور می نامند. در این پایان نامه ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی به دلیل بازده بالا ، چگالی توان وگشتاور بالا برای این کاربرد مورد استفاده قرار می گیرد. ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی با توجه به محدودیت ها واستانداردهای موجود برای این کاربرد طراحی می شود. ماشین طراحی شده با استفاده از روش المان محدود و آنالیز حساسیت به منظور دست یابی به استاندارد های ارائه شده، بهبود داده می شود. به دلیل زمان بر بودن بهینه سازی با استفاده از روش المان محدود و آنالیز حساسیت از روش مدل گسترده به منظور مدل کردن ماشین و بهینه سازی آن استفاده شده است. برای بررسی صحت مدل گسترده در محاسبه پارامترهای ماشین ، نتایج حاصل از ماشین بهبود داده شده با استفاده از المان محدود و آنالیز حساسیت، با نتایج مدل گسترده مقایسه شده است. در انتها با استفاده از روش مدل گسترده و الگوریتم ژنتیک اقدام به بهینه سازی بعضی از ابعاد ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی، به منظور افزایش چگالی توان در حالت ژنراتوری ، افزایش متوسط گشتاور راه اندازی و کاهش ریپل گشتاور راه اندازی شده است. به منظور دست یابی به چگالی گشتاور بالا، بازده بالا، و ریپل گشتاور پایین در ماشین های مغناطیس دائم داخلی باید مؤلفه اول چگالی شار در فاصله هوایی، بیشینه و THD، کمینه شود. در این پایان نامه به منظور دست یابی به اهداف مورد نظر برای ماشین مغناطیس دائم داخلی از یک روش ترکیبی متشکل از مدل گسترده، معادلات پواسن و نگاشت استفاده شده است. با استفاده از روش ارائه شده می توان میدان شعاعی و مماسی را با دقت بالا محاسبه کرد و در بهینه سازی با تکرار زیاد با توجه به زمان محاسبه بسیار پایین، مورد استفاده قرار داد. برای بررسی صحت روش ارائه شده نتایج تحلیلی با نتایج المان محدود مقایسه شده است. کلمات کلیدی: 1- الگوریتم ژنتیک 2- ترکیب استارتر و آلترناتور 3- ماشین سنکرون مغناطیس دائم داخلی 4- مدل گسترده 5- معادلات پواسن

ارتقاء امنیت وب با وف بومی